Usando métodos de aprendizado de máquina, pesquisadores da ETH Zurique demonstraram que mais da metade de todas as células T assassinas exibem invaginações nucleares, ou dobras no envelope nuclear da célula. Graças a esta arquitetura celular específica, essas células são capazes de montar uma resposta mais rápida e mais forte aos patógenos.
Vistas de fora, a maioria das células T parece a mesma: pequenas e esféricas. Agora, uma equipe de pesquisadores liderada por Berend Snijder, do Instituto de Biologia de Sistemas Moleculares da ETH Zurique, examinou mais de perto essas células usando técnicas avançadas. Suas descobertas mostram que a organização espacial subcelular das células T citotóxicas – que Snijder chama de arquitetura celular – tem uma grande influência em seu destino.
Características que determinam o destino de uma célula
Quando células com invaginações nucleares encontram um patógeno, elas se transformam em poderosas células efetoras que proliferam rapidamente e matam o patógeno. Suas células companheiras com núcleo esférico – isto é, sem invaginações nucleares – evoluem em um ritmo mais lento: demoram mais para serem ativadas e eventualmente se diferenciam em células de memória de longa vida que defendem o organismo contra ataques futuros do mesmo patógeno.
Os cientistas identificaram estas duas populações funcionalmente distintas de células T há cerca de 50 anos. “Mas até agora não tínhamos certeza de quais características determinavam se uma célula T se tornaria uma célula efetora ou uma célula de memória”, diz Ben Hale, pós-doutorado no grupo de pesquisa de Snijder e autor principal do artigo publicado recentemente na revista Science. .
Para ajudar a identificar essas características, os pesquisadores desenvolveram uma plataforma que analisa automaticamente imagens microscópicas de células do sistema imunológico. Eles então apresentaram esta plataforma com milhares de células T de 24 voluntários saudáveis que doaram seu sangue ao Serviço de Doação de Sangue de Zurique da Cruz Vermelha Suíça.
Diferenças inesperadas
Usando uma abordagem de aprendizado de máquina, a plataforma classificou as células em três grupos diferentes. “Já tínhamos visto como algumas células T aparecem em forma de garrafa quando ativadas”, diz Snijder. “Mas não esperávamos que a plataforma dividisse as células redondas em dois grupos diferentes.”
Numa investigação mais aprofundada, os investigadores também descobriram que as diferenças na arquitectura celular entre as duas classes de células redondas também têm um significado funcional. “As células com invaginações nucleares são projetadas para serem ativadas rapidamente: muitas delas se convertem em células efetoras em forma de frasco em 24 horas”, diz Hale.
“Eles também apresentam uma resposta mais forte quando ativados – e proliferam muito mais rapidamente do que células sem invaginações nucleares”, acrescenta Snijder. Ele e sua equipe também identificaram o mecanismo molecular que leva à ativação mais rápida e mais forte de células com invaginações nucleares: “Sua arquitetura celular especial permite um influxo aumentado de íons de cálcio”, diz Snijder.
Ambos os pesquisadores enfatizam que ainda há muitas questões a serem respondidas. Por exemplo, Snijder e a sua equipa esperam agora descobrir como o organismo garante consistentemente que cerca de 60% das células T citotóxicas no sangue têm invaginações nucleares, enquanto 35% não têm invaginações e os restantes 5% têm forma de garrafa.
Tornando as terapias mais clinicamente eficazes
Snijder e Hale observam que os seus resultados não são apenas “importantes para obter uma melhor compreensão de como funcionam as nossas células imunitárias”, mas também desempenham um papel crucial na luta contra o cancro, por exemplo: “Muitas novas terapias utilizam células T para matar o cancro células”, diz Snijder. “Se conseguirmos encontrar uma maneira de selecionar e implantar especificamente essas arquiteturas celulares, poderemos melhorar a eficácia clínica de tais terapias”.
Referência
Hale BD, Severin Y, Graebnitz F, Stark D, Guignard D, Mena J, Festl Y, Lee S, Hanimann J, Meier M, Goslings D, Lamprecht O, Frey BM, Oxenius A, Snijder B: A arquitetura celular molda o ingênuo Resposta das células T. Ciência, 6 de junho de 2024. adh8
Ori Schipper